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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023019528
(43)【公開日】2023-02-09
(54)【発明の名称】高周波入力結合器
(51)【国際特許分類】
H01J 23/40 20060101AFI20230202BHJP
H01P 1/08 20060101ALI20230202BHJP
【ＦＩ】
H01J23/40
H01P1/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021124304
(22)【出願日】2021-07-29
(71)【出願人】
【識別番号】503382542
【氏名又は名称】キヤノン電子管デバイス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 秀治
【テーマコード（参考）】
5J011
【Ｆターム（参考）】
5J011FA01
(57)【要約】
【課題】 誘電体基板と高周波窓構体との間に隙間が生じるのを防止できる高周波入力結合器を提供する。
【解決手段】 導波管と加速空洞との間に設けて、導波管から加速空洞に高周波を入力する高周波入力結合器であって、内導体と、内導体の外周に設けた外導体と、高周波透過窓を有する高周波透過窓構体と、高周波透過窓の高周波入力側に設けた誘電体基板とを備え、誘電体基板は、高周波透過窓構体にろう付けにより固定されている。
【選択図】図１
【解決手段】 導波管と加速空洞との間に設けて、導波管から加速空洞に高周波を入力する高周波入力結合器であって、内導体と、内導体の外周に設けた外導体と、高周波透過窓を有する高周波透過窓構体と、高周波透過窓の高周波入力側に設けた誘電体基板とを備え、誘電体基板は、高周波透過窓構体にろう付けにより固定されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導波管と加速空洞との間に設けて、導波管から加速空洞に高周波を入力する高周波入力結合器であって、内導体と、前記内導体の外周に設けた外導体と、高周波透過窓を有する高周波透過窓構体と、高周波透過窓の高周波入力側に設けた誘電体基板とを備え、
前記誘電体基板は、前記高周波透過窓構体にろう付けにより固定されている高周波入力結合器。
前記誘電体基板は、前記高周波透過窓構体にろう付けにより固定されている高周波入力結合器。
【請求項2】
前記誘電体基板は、環状を成し、内周縁を前記高周波透過窓構体の内側スリーブに、外周縁を前記高周波透過窓構体の外側スリーブにそれぞれろう付けされている請求項１に記載の高周波入力結合器。
【請求項3】
前記誘電体基板は、前記内周縁と前記内側スリーブの外周面との間、前記外周縁と前記外側スリーブの内周面との間に配置したろう材で、ろう付けされている請求項２に記載の高周波入力結合器。
【請求項4】
前記内側スリーブには前記誘電体基板の前記内周縁を受ける段状の内周縁受け部が形成されており、前記外側スリーブには、前記誘電体基板の前記外周縁を受ける段状の外周縁受け部が形成されており、前記内周縁受け部と前記外周縁受け部とに載置したろう材で、前記誘電体基板が内側スリーブと外側スリーブとにろう付けされている請求項２に記載の高周波入力結合器。
【請求項5】
前記誘電体基板の前記内周縁を前記高周波入力側から押さえる内周押えと、前記誘電体基板の前記外周縁を前記高周波入力側から押さえる外周押えとを備え、前記内周押えは高周波入力側面を導波管側内導体に当接されるものであり、前記外周押えは高周波入力側面を導波管側部材に当接されるものであり、
前記誘導体基板は、前記内周押えと前記外周押えに対応する位置で、それぞれ前記高周波入力側面に配置したろう材で、前記内周押えと前記外周押えとが前記誘電体基板にろう付けされている請求項４に記載の高周波入力結合器。
前記誘導体基板は、前記内周押えと前記外周押えに対応する位置で、それぞれ前記高周波入力側面に配置したろう材で、前記内周押えと前記外周押えとが前記誘電体基板にろう付けされている請求項４に記載の高周波入力結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、高周波入力結合器に関する。
【背景技術】
【0002】
高周波入力結合器は、荷電粒子（電子，イオン，陽子）加速器において、クライストロンのような高周波増幅器から放出された高周波（マイクロ波）を加速空洞に入射する際に用いられる。
【0003】
加速空洞に高周波（マイクロ波）を入射するとき、加速空洞に対して良好なカップリングを持たせることのできる構造を有した高周波入力結合器（カプラー）が必要となる。高周波入力結合器は、主に高周波透過窓を有する高周波透過窓構体と、外導体と、内導体（アンテナ）とにより構成され、外導体と内導体は同軸構造を形成している。
係る高周波入力結合器（カプラー）には、高周波透過窓構体の高周波入力側に誘電体基板が配置されることがある。また高周波透過窓構体には、高周波の入口側に高周波源から伝送されてくる高周波を変換するための同軸導波管変換構造を有した導波管が取りつけられている。
係る高周波入力結合器（カプラー）には、高周波透過窓構体の高周波入力側に誘電体基板が配置されることがある。また高周波透過窓構体には、高周波の入口側に高周波源から伝送されてくる高周波を変換するための同軸導波管変換構造を有した導波管が取りつけられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平０２－２９５０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、誘電体基板は、高周波透過窓構体の内側スリーブ（内導体）の導波管側端部と、同軸導波管変換部（ドアノブ）に一端部をボルトで固定した導波管側内導体の他端とで挟み込むようにして固定されている。しかし、ボルト締めした導波管側内導体と内側スリーブ（内導体）で挟み込んで固定した場合、例えば長時間使用した場合などでボルトに緩みが生じることがあり、その場合誘電体基板は挟み込み部で隙間が生じ、高周波を入力した際に放電が発生し、運転に支障をきたしてしまうことがあった。また、ボルトに緩みは生じなくても、誘電体基板の挟み込み部で誘電体基板との間に隙間が生じた場合に同様のことが起こることがあった。
【0006】
本実施形態は、誘電体基板と高周波窓構体との間に隙間が生じるのを防止できる高周波入力結合器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態は、導波管と加速空洞との間に設けて、導波管から加速空洞に高周波を入力する高周波入力結合器であって、内導体と、前記内導体の外周に設けた外導体と、高周波透過窓を有する高周波透過窓構体と、高周波透過窓の高周波入力側に設けた誘電体基板とを備え、前記誘電体基板は、前記高周波透過窓構体にろう付けにより固定されている高周波入力結合器である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、図面を参照しながら、一実施形態について詳細に説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【0010】
図１を参照して、第１実施の形態について説明する。
図１に示すように、第１実施の形態に係る高周波入力結合器１は、導波管３と加速空洞５との間に設けて、導波管３から加速空洞５に高周波を入力するものである。
この高周波入力結合器１は、内導体７と、内導体７の外周に設けた外導体９と、高周波透過窓１１を有する高周波透過窓構体１３と、高周波透過窓１１の高周波入力側に設けた誘電体基板１４とを備えている。
導波管３は主に溶接により組み立てられている。また、導波管３には、ドアノブと呼ばれる同軸導波管変換部１５が溶接により接続されている。
図１に示すように、第１実施の形態に係る高周波入力結合器１は、導波管３と加速空洞５との間に設けて、導波管３から加速空洞５に高周波を入力するものである。
この高周波入力結合器１は、内導体７と、内導体７の外周に設けた外導体９と、高周波透過窓１１を有する高周波透過窓構体１３と、高周波透過窓１１の高周波入力側に設けた誘電体基板１４とを備えている。
導波管３は主に溶接により組み立てられている。また、導波管３には、ドアノブと呼ばれる同軸導波管変換部１５が溶接により接続されている。
【0011】
内導体７は、高周波透過窓構体１３を貫通して設けてあり、導波管３の同軸導波管変換部１５には、内導体７に連続する導波管側内導体８が設けられている。導波管側内導体８は、一端８ａを同軸導波管変換部１５に、導波管側内導体押さえ１７を介して、ボルト１８により固定されている。
内導体７の一端部は、加速空洞５内に突出して配置されるアンテナ部７ａを有する。
内導体７の一端部は、加速空洞５内に突出して配置されるアンテナ部７ａを有する。
【0012】
内導体７の高周波入力側端部７ｂと、導波管側内導体８の他端（高周波透過窓構体１３側の端）８ｂとは互いに当接して、連続している。
【0013】
外導体９は、内導体７と同軸に設けてあり、加速空洞５側の端部を、真空側フランジ２１を介して加速空洞５に接続されていると共に内周側は高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３（後述する）に固定されている。内導体７、真空側フランジ２１及び外導体９は、高周波透過窓構体１３（後述する）をろう付けにて組み立てた後に、ろう付けもしくは溶接等により組み立てられている。
【0014】
高周波透過窓構体１３は、気密を保ち高周波を透過する高周波透過窓１１と、伝送路を構成する外側スリーブ２３及び内側スリーブ２５を備えている。高周波透過窓１１は、環状に形成されており、環内に内側スリーブ２５を挿通して、内側スリーブ２５と外側スリーブ２３との間の真空側と大気側を仕切っている。高周波透過窓１１の材料には、例えばアルミナなどのセラミックが用いられている。
【0015】
外側スリーブ２３及び内側スリーブ２５は、銅製である。
内側スリーブ２５は内導体７と連続しており、本実施形態では、内側スリーブ２５と内導体７は同一材としてある。
内側スリーブ２５は内導体７と連続しており、本実施形態では、内側スリーブ２５と内導体７は同一材としてある。
【0016】
誘電体基板１４は、高周波透過窓構体１３において、高周波透過窓１１の高周波入力側に設けられている。誘電体基板１４は、後述するように高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されている。
誘電体基板１４は、アルミナ製であり、環形状に形成されている。
誘電体基板１４は、アルミナ製であり、環形状に形成されている。
【0017】
誘電体基板１４は、内周縁１４ａを高周波透過窓構体１３の内側スリーブ２５に、外周縁１４ｂを高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３にそれぞれろう付けされている。
各ろう付けは、誘電体基板１４の内周縁１４ａと内側スリーブ２５の外周面との間に配置された第１ろう材２７ａ、誘電体基板１４の外周縁１４ｂと外側スリーブ２３の内周面との間に配置した第２ろう材２７ｂで、ろう付けされている。
尚、図１において、一点鎖線で抜き出して示しているのは、それぞれ、ろう材２７ａ、２７ｂの配置状態を示している。第１ろう材２７ａ及び第２ろう材２７ｂは、リボン状（薄い帯状）のろう材である。
各ろう付けは、誘電体基板１４の内周縁１４ａと内側スリーブ２５の外周面との間に配置された第１ろう材２７ａ、誘電体基板１４の外周縁１４ｂと外側スリーブ２３の内周面との間に配置した第２ろう材２７ｂで、ろう付けされている。
尚、図１において、一点鎖線で抜き出して示しているのは、それぞれ、ろう材２７ａ、２７ｂの配置状態を示している。第１ろう材２７ａ及び第２ろう材２７ｂは、リボン状（薄い帯状）のろう材である。
【0018】
導波管３において、同軸導波管変換部１５に対向する位置には、高周波透過窓構体連結部２９が設けられている。
高周波透過窓構体連結部２９では、高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３に、ろう付けした大気側フランジ３１を、高周波透過窓構体連結部２９の被締結部２９ａと締結部２９ｂとの間に挟んで、被締結部２９ａと締結部２９ｂをボルト３２で固定している。大気側フランジ３１は、高周波透過窓構体１３の芯出し用のフランジとしても機能している。
高周波透過窓構体連結部２９では、高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３に、ろう付けした大気側フランジ３１を、高周波透過窓構体連結部２９の被締結部２９ａと締結部２９ｂとの間に挟んで、被締結部２９ａと締結部２９ｂをボルト３２で固定している。大気側フランジ３１は、高周波透過窓構体１３の芯出し用のフランジとしても機能している。
【0019】
第１実施形態に係る高周波入力結合器１の取付けは、同軸導波管変換部１５に導波管側内導体８を導波管側内導体押え１７をボルト１８で固定する。さらに内導体端部７ｂとボルトで固定するとなお良い。
一方、高周波透過窓構体１３には、外側スリーブ２３と内側スリーブ２５との間に誘電体基板１４をろう付けにより固定しておき、高周波透過窓構体連結部２９において、誘電体基板１４を固定した高周波透過窓構体１３を大気側フランジ３１で芯出ししつつボルト３２を締め付け、被締結部２９ａと締結部２９ｂを締結する。
一方、高周波透過窓構体１３には、外側スリーブ２３と内側スリーブ２５との間に誘電体基板１４をろう付けにより固定しておき、高周波透過窓構体連結部２９において、誘電体基板１４を固定した高周波透過窓構体１３を大気側フランジ３１で芯出ししつつボルト３２を締め付け、被締結部２９ａと締結部２９ｂを締結する。
【0020】
本実施形態の作用効果について説明する。
誘電体基板１４は、高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されているので、高周波透過窓構体１３との間に隙間が形成されることを防止できる。即ち、従来技術のように、高周波透過窓構体１３の内側スリーブ（内導体）２５の高周波入力側端部７ｂと、同軸導波管変換部（ドアノブ）に一端部をボルト１８で固定した導波管側内導体８の他端８ｂとで挟み込むようにして固定していた場合には、挟み込み部分で誘電体基板１４との間に隙間が生じるおそれがあったが、本実施形態では、誘電体基板１４は高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されているので、誘電体基板１４と高周波透過窓構体１３との間に隙間が生じるのを防止できる。
誘電体基板１４は、高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されているので、高周波透過窓構体１３との間に隙間が形成されることを防止できる。即ち、従来技術のように、高周波透過窓構体１３の内側スリーブ（内導体）２５の高周波入力側端部７ｂと、同軸導波管変換部（ドアノブ）に一端部をボルト１８で固定した導波管側内導体８の他端８ｂとで挟み込むようにして固定していた場合には、挟み込み部分で誘電体基板１４との間に隙間が生じるおそれがあったが、本実施形態では、誘電体基板１４は高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されているので、誘電体基板１４と高周波透過窓構体１３との間に隙間が生じるのを防止できる。
【0021】
また、環状を成す誘電体基板１４は、その内周縁１４ａを高周波透過窓構体１３の内側スリーブ２５に、外周縁１４ｂを高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３にそれぞれろう付けされているから、誘電体基板１４の内周縁１４ａ及び外周縁１４ｂの両方において、隙間が生じるのを防止できると共に強固に固定できる。
誘電体基板１４は、その内周縁１４ａと内側スリーブ２５の外周面との間に配置した第１ろう材２７ａ、その外周縁１４ｂと外側スリーブ２３の内周面との間に配置した第２ろう材２７ｂで、それぞれろう付けされているから、製造が容易である。
第１ろう材２７ａ及び第２ろう材２７ｂは、リボン状のろう材であるから、配置しやすい。
誘電体基板１４は、その内周縁１４ａと内側スリーブ２５の外周面との間に配置した第１ろう材２７ａ、その外周縁１４ｂと外側スリーブ２３の内周面との間に配置した第２ろう材２７ｂで、それぞれろう付けされているから、製造が容易である。
第１ろう材２７ａ及び第２ろう材２７ｂは、リボン状のろう材であるから、配置しやすい。
【0022】
以下に、他の実施形態について説明するが、以下に説明する実施形態において、上述した第１実施形態と同一の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付して、その部分の詳細な説明を省略する。
図２を参照して、第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、高周波透過窓構体１３に対する誘電体基板１４の固定方法が異なっている。
高周波透過窓構体１３の内側スリーブ２５には誘電体基板１４の内周縁１４ａを受ける内周縁受け部２５ａが形成されている。内周縁受け部２５ａは凹み状の段部である。
そして、内周縁受け部２５ａに載置した第３ろう材２７ｃにより内側スリーブ２５に誘電体基板１４の内周縁１４ａをろう付けしている。
また、高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３には、誘電体基板１４の外周縁１４ｂを受ける外周縁受け部２３ａが形成されている。外周縁受け部２３ａは凹み状の段部である。
そして、外周縁受け部２３ａに載置した第４ろう材２７ｄにより内側スリーブ２５に誘電体基板１４の外周縁１４ｂをろう付けしている。
図２を参照して、第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、高周波透過窓構体１３に対する誘電体基板１４の固定方法が異なっている。
高周波透過窓構体１３の内側スリーブ２５には誘電体基板１４の内周縁１４ａを受ける内周縁受け部２５ａが形成されている。内周縁受け部２５ａは凹み状の段部である。
そして、内周縁受け部２５ａに載置した第３ろう材２７ｃにより内側スリーブ２５に誘電体基板１４の内周縁１４ａをろう付けしている。
また、高周波透過窓構体１３の外側スリーブ２３には、誘電体基板１４の外周縁１４ｂを受ける外周縁受け部２３ａが形成されている。外周縁受け部２３ａは凹み状の段部である。
そして、外周縁受け部２３ａに載置した第４ろう材２７ｄにより内側スリーブ２５に誘電体基板１４の外周縁１４ｂをろう付けしている。
【0023】
誘電体基板１４の内周縁には、高周波入力側から押える内周押え３３が設けられている。同様に、誘電体基板１４の外周縁には、高周波入力側から押える外周押え３５が設けられている。
内周押え３３は高周波入力側面を導波管側内導体８の他端８ｂに当接されるものであり、外周押え３５は高周波入力側面を被締結部（導波管側部材）２９ａに当接されるものである。
内周押え３３及び外周押え３５は、それぞれ断面Ｌ字形状を成しており、対応する誘電体基板１４の縁に高周波入力側から嵌り込むように配置されている。
内周側押え３３は、誘電体基板１４の内周縁１４ａにおいて、高周波入力側面に載置した第５ろう材２７ｅによりろう接されている。
外周側押え３５は、誘電体基板１４の外周縁１４ｂにおいて、高周波入力側面に載置した第６ろう材２７ｆによりろう接されている。
内周押え３３は高周波入力側面を導波管側内導体８の他端８ｂに当接されるものであり、外周押え３５は高周波入力側面を被締結部（導波管側部材）２９ａに当接されるものである。
内周押え３３及び外周押え３５は、それぞれ断面Ｌ字形状を成しており、対応する誘電体基板１４の縁に高周波入力側から嵌り込むように配置されている。
内周側押え３３は、誘電体基板１４の内周縁１４ａにおいて、高周波入力側面に載置した第５ろう材２７ｅによりろう接されている。
外周側押え３５は、誘電体基板１４の外周縁１４ｂにおいて、高周波入力側面に載置した第６ろう材２７ｆによりろう接されている。
【0024】
第２実施形態に係る高周波入力結合器１の取付けは、同軸導波管変換部１５に導波管側内導体８を導波管側内導体押え１８をボルト１８で固定する。
一方、高周波透過窓構体１３には、外側スリーブ２３と内側スリーブ２５との間に誘電体基板１４、内周押え３３及び外周押え３５をろう付けにより固定しておき、高周波透過窓構体連結部２９において、誘電体基板１４、内周押え３３及び外周押え３５を固定した高周波透過窓構体１３を大気側フランジ３１で芯出ししつつボルト３２を締め付け、被締結部２９ａと締結部２９ｂを締結する。これにより、誘電体基板１４の外周側は、誘電体基板１４にろう付けされた外周押え３５が被締結部２９に押え付けられて固定される。
一方、誘電体基板１４の内周縁１４ａにろう付けされた内周押え３３は導波管側内導体８の他端８ｂに押え付けられて固定される。
一方、高周波透過窓構体１３には、外側スリーブ２３と内側スリーブ２５との間に誘電体基板１４、内周押え３３及び外周押え３５をろう付けにより固定しておき、高周波透過窓構体連結部２９において、誘電体基板１４、内周押え３３及び外周押え３５を固定した高周波透過窓構体１３を大気側フランジ３１で芯出ししつつボルト３２を締め付け、被締結部２９ａと締結部２９ｂを締結する。これにより、誘電体基板１４の外周側は、誘電体基板１４にろう付けされた外周押え３５が被締結部２９に押え付けられて固定される。
一方、誘電体基板１４の内周縁１４ａにろう付けされた内周押え３３は導波管側内導体８の他端８ｂに押え付けられて固定される。
【0025】
第２実施形態の効果について説明する。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、誘電体基板１４は、高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されているので、高周波透過窓構体１３との間に隙間が形成されることを防止できる。
誘電体基板１４をろう付けする第３ろう材２７ｃは、内側スリーブ２５に形成された段状の内周縁受け部２５ａに載置し、第４ろう材２７ｄは外側スリーブ２３に形成された段状の外周縁受け部２３ａに載置できるので、ろう付けするときの第３ろう材２７ｃ及び第４ろう材２７ｄの設置が容易にできる。
内周押え３３は誘電体基板１４の内周縁１４ａの高周波入力側面に載置した第５ろう材２７ｅによりろう付けされており、外周押え３５は誘電体基板１４の外周縁１４ｂの高周波入力側面に載置した第６ろう材２７ｆによりろう付けされているので、ろう付けするときのろう材２７ｅ、２７ｆの設置が容易にできる。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、誘電体基板１４は、高周波透過窓構体１３にろう付けにより固定されているので、高周波透過窓構体１３との間に隙間が形成されることを防止できる。
誘電体基板１４をろう付けする第３ろう材２７ｃは、内側スリーブ２５に形成された段状の内周縁受け部２５ａに載置し、第４ろう材２７ｄは外側スリーブ２３に形成された段状の外周縁受け部２３ａに載置できるので、ろう付けするときの第３ろう材２７ｃ及び第４ろう材２７ｄの設置が容易にできる。
内周押え３３は誘電体基板１４の内周縁１４ａの高周波入力側面に載置した第５ろう材２７ｅによりろう付けされており、外周押え３５は誘電体基板１４の外周縁１４ｂの高周波入力側面に載置した第６ろう材２７ｆによりろう付けされているので、ろう付けするときのろう材２７ｅ、２７ｆの設置が容易にできる。
【0026】
上述した一実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0027】
１…高周波入力結合器、３…導波管、５…加速空洞、７…内導体、９…外導体、１１…高周波透過窓、１３…高周波透過窓構体、１４…誘電体基板、１４ａ…内周縁、１４ｂ…外周縁、２３…外側スリーブ、２３ａ…外周縁受け部、２５…内側スリーブ、２５ａ…内周縁受け部、２７ａ…第１ろう材、２７ｂ…第２ろう材、２７ｃ…第３ろう材、２７ｄ…第４ろう材、２７ｅ…第５ろう材、２７ｆ…第６ろう材、３３…内周押え、３５…外周押え。
【図1】
【図2】